论文总字数：27950字

摘 要

随着交通的迅速发展，隧道的数量逐步增加。隧道由于其特殊的结构特点，一旦发生火灾将会对人员财产造成严重后果。隧道火灾产生的烟气具有毒性、遮光性、高温等特点，对人员疏散十分不利。因此，研究火灾情形下的隧道通风方式具有重要意义。

本文结合国内外文献综述，使用FDS Evac软件，对隧道火灾通风方式和人员疏散情形进行模拟。主要研究内容包括：

（1）模拟隧道自然通风、机械通风方式，分析不同通风方式对烟气扩散和温度分布的影响。

（2）模拟横向通风方式下的人员疏散，分析人员疏散的影响因素。

（3）结合模拟结果，分析通风方式的特点及疏散效果。

关键词：隧道火灾 通风 FDS 人员疏散

Comparison of the effect of different tunnel ventilation on smoke movement and human evacuation

Abstract

Tunnel fire safety is an important topic of fire research. More and more tunnels had been constructed in recent years with the development of transportation. Because of the unique construction，tunnel fire could cause a huge damage on person and property.Tunnel fire will generate toxic fumes and  high temperature smoke，which affecting people’s evacuation.Therefore， the research for tunnel emergency ventilation has important significance.g

This paper combines the domestic and international literature review， using FDS Evac software， to simulate the tunnel fire ventilation mode and the evacuation. The main research contents include:

（1）Simulating the different ventilation mode in tunnel，analysing the influence on the smoke movement and temperature distribution.

（2）Simulating the human evacuation in the tunnel with transverse ventilation，studying the facts affecting evacuation.

（3）Combining with the simulation results，analysing the adventage of the different ventilation system.

Key Words：Tunnel Fire; Ventilation; FDS; Human Evacuation

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 隧道火灾的研究现状 2

1.3 隧道火灾的原因、特点及危害 3

1.3.1 隧道火灾原因 3

1.3.2 隧道火灾特点及危害 3

1.4 本课题的主要研究内容和研究目的 5

1.5 小结 5

第2章 火灾及疏散软件的数学模型 6

2.1 FDS软件简介 6

2.2 软件基本控制方程 6

2.3 疏散模型简介 9

2.4 本章小结 11

第3章 隧道通风方式 12

3.1 自然通风方式 12

3.1.1 自然通风原理 12

3.1.2 特点 12

3.2 纵向通风方式 13

3.2.1 原理 13

3.2.2 特点 13

3.3 横向通风方式 14

3.3.1 半横向通风方式 14

3.3.2 全横向通风方式 14

3.4 横向通风的特点 15

3.5 小结 15

第4章 隧道排烟的数值模拟 16

4.1 自然通风模拟 16

4.1.1 2米高度处的温度分析 16

4.1.2 烟气沉降分析 18

4.1.3 温度、CO浓度及能见度分布对比分析 19

4.2 侧向排烟口的排烟模拟 23

4.2.1 火灾场景设计 24

4.2.3 1.5m*2m排烟口尺寸数据分析 24

4.2.4 1.5m*2m和1m*3m尺寸排烟口比较 27

4.3 横向通风 28

4.3.1 火灾场景设计 28

4.3.2 烟气扩散分析 30

4.3.3 烟气层监测器数据分析 32

4.4 横向通风下的疏散 33

第5章 结论 35

5.1 模拟结果综合分析 35

5.2 论文的不足及今后的改进 36

5.3 主要收获 37

参考文献 38

第1章 绪论

1.1 研究背景

隧道发展十分迅速。我国的隧道建设技术水平总体上已达到世界先进标准， 至2010年5月，我国成为全球发展最迅速的隧道与地下工程建设市场。据不完全统计，截至2009年底，我国建成的铁路隧道总长度超过7000公里，在建铁路隧道总长达到4600公里。到2020年前，全国各地将规划建设约5000座隧道，长度超过9000公里，总量已经远远超过世界上的其他国家。随着高速公路兴起，我国的公路隧道的发展十分迅速，截至2013年12月，全国公路隧道为11359处、960.56万米，增加1337处、155.29万米。其中，特长隧道562处、250.69万米，长隧道2303处、393.62万米。我国目前最长的公路隧道为秦岭终南山隧道，隧道单洞长18.02公里。目前我国最长的铁路隧道为青藏铁路西（宁）格（尔木）二线新建关角隧道，总长度32.65公里，海拔3780米[1]。

经过了十几年的快速发展，中国拥有轨道交通的城市已经由2000年的3座（北京、上海、广州）上升至2014年的22座，据初步统计，截止2014年年底，中国城市轨道交通的总里程已经超过3000公里（包含地铁、有轨电车等），地铁线路总计88条。随着城市公共交通系统的发展，地铁线路的整体运行逐渐形成整体网络， 有些枢纽站点因为多条线路停靠，站台轨道布局十分复杂。在复杂的站点进行通风和排烟系统的规划设计是十分艰巨的任务，而如果通过实验来验证消防系统和疏散方案，代价十分高昂同时影响地铁的正常运营[2]。

隧道工程的技术发展使得隧道长度越来越长、截面积越来越大，隧道火灾的危险性更大。隧道火灾及疏散大多是通过软件模拟来研究的，软件能够模拟多种情景和边界条件下的火灾， 因此可以通过建立不同的模型对火灾的发展过程进行充分的研究，同时可以为人员安全疏散提供依据。因此，开展对隧道火灾的形成和发展过程的实体试验研究，同时进行数值模拟分析，对隧道内人员安全疏散进行分析，对隧道的火灾安全有非常重要意义。

1.2 隧道火灾的研究现状[3，4]

由于隧道火灾的特殊性及后果的严重性，国际上许多国家都设立了专门的研究机构组织专家研究隧道火灾的对策。国内外对于隧道火灾的试验研究方法主要是小尺寸研究、大尺寸及全尺寸研究和数值模拟研究。

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